Ван Аленов појас

С Википедије, слободне енциклопедије

Ван Аленов појас радијације
Овај видео приказује промене облика и јачине Ван Аленових појаса зрачења током времена.
Јупитерови промењиви појаси зрачења.
Честице јаче од 100 keV.
Честице јаче од 1 MeV.
Честице јаче од 400 МеV.

Вен Аленови појаси зрачења или Ван Аленови појаси је подручја наелектрисаних честица који се налази око планете као сто је Земља, захваљујући њеном магнетном пољу.[1] Земља има два таква појаса, а понекад се формира више привремених појаса. Откриће ових Земљиних појасева приписује се Џејмсу Ван Алену и у његову част су именовани.[2] Висина главних појасева варира од 1000 до 60000 км изнад површине Земље,[3] где и количина радијације такође варира. Већина честица од којих су изграђени ови појасеви долази из сунчевог ветра и космичких зрака.[4] Појасеви се налазе у унутрашњој регији Земљине магнетосфере. Садрже електроне који формирају спољашњи слој и комбинацију протона и неутрона који формирају унутрашњи слој. Повремено садрже мањи број других честица као што су алфа честице и јони кисеоника, који се крећу великим брзинама формирајући снажан извор електромагнетног зрачења. Појасеви угрожавају сателите који морају заштитити своје крхке компоненте адекватним средствима ако је њихова орбита већим делом у појасу. У 2013. години НАСА је објавила да је Ван Аленовско истраживање пронашло трећи, прелазни слој који је посматран четири недеље пре него што је уништен моћним међупланетарним ударним таласом који је дошао са Сунца.[5]

Унутарњи Ван Аленов појас налази се на висини од 1 000 до 10 000 километара, а вањски на висини од 13 000 до 60 000 километара. Трећи, привремени, Ван Аленов појас откривен је у септембру 2012. између унутарњег и вањског појаса и трајао је око месец дана. Појаси нису правилног облика ни једнолико удаљени од Земље, јер их Сунчев ветар потискује на осветљеној страни према површини Земље, док су на тамној страни развучени у свемир. Названи су према својем откривачу Џејмс ван Алену. Због велике продорне моћи честица у њима могу настати оштећења свемирских летелица, поготово када се због појачане Сунчеве активности повећају енергије честица и настану геомагнетне олује.[6]

Ван Аленови појаси зрачења су облика торуса и садрже енергетски набијене честице (плазма), које окружују Земљу, а држи их Земљино магнетно поље. Те високоенергетске елементарне честице електрично набијају козмичке зраке. Земљино магнетско поље је једнолико расподељено око Земље, али на Сунчевој страни је сабијено због утицаја Сунчевог ветра, док на другој, мрачној страни, је издужено. Разликују се два Ван Аленова појаса зрачења, вањски и унутарњи. Вањски Ван Аленов појас зрачења садржи високоенергетске електроне, док унутарњи садржи протоне и електроне. Осим тога, ти појаси садрже и мању количину алфа-честица. Ови појаси су повезани и са стварањем поларне светлости, када високоенергетске честице ударају у горње слојеве атмосфере и ствара се флуоресценција.

Откриће[уреди | уреди извор]

Амерички физичар Џејмс ван Ален је открио два појаса појачаног радиоактивног зрачења који опкољавају Земљу. Појасе у облику торуса, назване Ван Аленови појаси зрачења, открио је помоћу Гајгерових бројача, постављених на вештачким сателитима Експлорер 1 и Експлорер 3 1958. Касније су измерени и мапирани вештачким сателитима Експлорером 4, Пиониром 3 и Луном 1. Они штите Земљу од опасне Сунчеве радијације тако што је скупљају и од ње стварају појасе који опасују Земљу. Те честице представљају електрони, протони и алфа-честице.[7]

Ван Аленови појаси зрачења откривени су и на другим планетама. Свака планета која има довољно јако магнетско поље, може да створи такве појасе. Сунце нема такве појасе. Војаџер 2 је потврдио да постоје на Урану и Нептуну.[8]

Вањски Ван Аленов појас зрачења[уреди | уреди извор]

Велики вањски појас зрачења се шири од 13 000 до 60 000 km изнад Земљине површине. Најјачи интензитет има између 4 до 5 Земљиних полупречника (25 000 до 30 000 km). Састоји се од високоенергетских (0,1–10 MeV) електрона, који су заробљени магнетосфером. Осим тога, могу се пронаћи јони, у облику високоенергетских протона, мали удео алфа-честица и кисеоникових О+ јона. Сличан је састав као у јоносфери, само што ове честице много веће енергије.[9][10][11]

Вањски појас је већи од унутарњег и честице су доста промењиве, посебно под утицајем геомагнетних олуја, које настају због појачаног магнетског деловања на Сунцу.

Унутарњи Ван Аленов појас зрачења[уреди | уреди извор]

Унутарњи Ван Аленов појас зрачења се шири од 100 до 10 000 km изнад површине Земље. Садржи високоенергетске протоне, чија енергија прелази и 100 MeV те електроне са енергијом преко 100 keV, који су заробљени са јаким Земљиним магнетским пољем, у том подручју.[12]

Сматра се да протони енергије веће од 50 MeV настају сударом козмичких зрака са језграма атома, у горњој атмосфери. Протони енергије мање од 50 MeV веројатно потичу од геомагнетских олуја.[13]

Због малог одступања унутарњег појаса и Земљине ротационе осе, унутарњи Ван Аленов појас зрачења је најближи Земљи у јужном Атлантском океану. Као резултат те неправилности у јужном Атлантском океану, долази до замена места северног и јужног магнетског пола (види крон).

Протони су кинетичке енергије од 100 keV (они могу проћи кроз олово дебљине 0,6 mm) до 400 MeV (могу проћи кроз олово дебљине 143 mm). Енергија коју имају брзи електрони или алфа-честице, у унутарњем и вањском Ван Аленовом појасу зрачења, опасна је за људско здравље.

Трећи појас[уреди | уреди извор]

Дана 28. фебруара 2013. научници су известили да су открили трећи радијацијски појас. Састоји се од високоенергијских ултрарелативистично набијених честица. На медијској конференцији Насиног тима Сонда Ван Ален, изјавили су да је овај трећи појас производ коронарног избачаја масе са Сунца. Представљен је у одвојеној формацији која дели вањски појас, попут ножа, и постоји одвојено као депонија честица месец дана, пре него се опет споји с вањским појасом.[14]

Непробојна баријера[уреди | уреди извор]

Сонде Ван Ален уочиле су једну непробојну баријеру. Проучавајући Ван Аленов појасе, пронашли су тачке готово непробојне баријере која најбржим електронима, оним који носе највише енергије, спречава приступ Земљи. Оба хладна наелектрисана плина око Земље звана плазмасфера међуделују са честицама у Земљиним радијацијским појасима, чиме стварају непробојну препреку која зауставља најбрже електроне, тако да не могу да се приближе Земљи. Нова су истраживања показала да та плазмасфера држи брзе електроне из радијацијских појаса даље од Земље. Плазмасфера почиње на око 600 миља висине и протеже се делимично у вањски Ван Аленов појас. Честице у вањској граници плазмасфере узрокују да се честице у вањском радијацијском појасу раштркају, одмичући их од појаса. Види такође плазмапауза.[15]

Утицај на путовање свемирским летелицама[уреди | уреди извор]

Неки људи сматрају да астронаути не би преживели пут до Месеца због јаког зрачења приликом проласка кроз Ван Аленове појасе због козмичких зрака. Аполо летелице су кроз Ван Аленов појас пролазиле четири сата, а од јонизирајућег зрачења били су заштићени металном оплатом саме летелице. Штавише, сама путања летелице од Земље до Месеца одабрана је тако да се што више смањи излагање зрачењу приликом проласка кроз Ван Аленов појас. Чак је и сам др. Џејмс Ван Ален, откривач Ван Аленовог појаса, демантовао тврдње да је зрачење преопасно за астронауте, те је изјавио да је количина зрачења приликом проласка кроз Ван Аленов појас мања од 1 rem (10 mSv), што је еквивалент нормалном амбијенталном зрачењу које просечан човек на земљи прими у три месеца. С друге стране, зрачење је управо доказ да су астронаути ишли на Месец. Уочено је да је 33 од 36 астронаута из програма Аполо добило сиву мрену за које се показало да је последица изложености космичком зрачењу за време путовања.[16][17]

Соларни чланци, интегрисана кола и давачи могу бити оштећени када пролазе кроз подручје појачаног зрачења, поготово за време геомагнетских олуја. Све мање електроничне компоненте, стварају већу могућност да буду оштећене. Морају имати слој веће тврдоће да би радиле поуздано. Свемирски телескоп Хабл, као и други вештачки сателити, често угаси електронику док пролази кроз подручје појачане радијације.[18]

Сателит који је заштићен алуминијумским лимом 3 mm дебљине те пролази кроз Ван Аленове појасе зрачења, примиће око 2 500 рема (25 Sv) godišnje. Gotova sva radijacija se prima u unutarnjem pojasu.[19]

Reference[уреди | уреди извор]

  1. ^ Мишић, Милан, ур. (2005). Енциклопедија Британика. В-Ђ. Београд: Народна књига : Политика. стр. 16. ISBN 86-331-2112-3. 
  2. ^ „'Doughnuts' of radiation ring earth in space”. Victoria Advocate. (Texas). Associated Press. 28. 12. 1958. стр. 1A. 
  3. ^ Zell, Holly (12. 2. 2015). „Van Allen Probes Spot an Impenetrable Barrier in Space”. NASA/Goddard Space Flight Center. Архивирано из оригинала 06. 03. 2020. г. Приступљено 2017-06-04. 
  4. ^ „Van Allen Radiation Belts”. HowStuffWorks. Silver Spring, MD: Discovery Communications, Inc. 2009-04-23. Приступљено 2011-06-05. 
  5. ^ Phillips, Tony, ур. (28. 2. 2013). „Van Allen Probes Discover a New Radiation Belt”. Science@NASA. NASA. Архивирано из оригинала 07. 12. 2019. г. Приступљено 2013-04-05. 
  6. ^ Van Alenovi pojasi, [1] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.
  7. ^ Stern David P., Peredo, Mauricio: "Trapped Radiation - History" [2], 2009.
  8. ^ Introduction to Geomagnetically Trapped Radiation by Martin Walt, 1994.
  9. ^ Elkington S. R., Hudson M. K., Chan A. A.: "Enhanced Radial Diffusion of Outer Zone Electrons in an Asymmetric Geomagnetic Field", publisher=American Geophysical Union, 2001.
  10. ^ Shprits Y. Y., Thorne R. M.: "Time dependent radial diffusion modeling of relativistic electrons with realistic loss rates", journal=Geophysical Research Letters, 2004.
  11. ^ Horne Richard B., Thorne Richard M.: "Wave acceleration of electrons in the Van Alen radiation belts", journal=Nature, 2005.
  12. ^ "ECSS Space engineering ECSS-E-ST-10-04C" 2008.
  13. ^ Thomas F. Tascione: "Introduction to the Space Environment", publisher=Kreiger Publishing CO., 1994.
  14. ^ YouTUbe NASA's Van Alen Probes Discover Third Radiation Belt Around Earth
  15. ^ Zell, Holly (12. 2. 2015). „Van Allen Probes Spot an Impenetrable Barrier in Space” (на језику: eng.). NASA/Goddard Space Flight Center. Архивирано из оригинала 06. 03. 2020. г. Приступљено 2018-09-26. 
  16. ^ "Earth's Radiation Belts with Safe Zone Orbit", publisher=Goddard Space Flight Center, NASA [3] Архивирано на сајту Wayback Machine (13. јануар 2016), 2009.
  17. ^ Рацхел А.: "Еартх'с Сафе Зоне Бецаме Хот Зоне Дуринг Легендарy Солар Стормс", публисхер=Годдард Спаце Флигхт Центер, НАСА, [4] Архивирано на сајту Wayback Machine (7. мај 2016), 2009.
  18. ^ [5] Архивирано на сајту Wayback Machine (25. јун 2016) "Хуббле Ацхиевес Милестоне: 100,000тх Еxпосуре", публисхер=СТСцИ, 1996.
  19. ^ Птак Андy: "Аск ан Астропхyсицист", публисхер = НАСА ГСФЦ, [6] Архивирано на сајту Wayback Machine (10. октобар 2014) 1997.

Literatura[уреди | уреди извор]

  • Adams, L.; Daly, E. J.; Harboe-Sorensen, R.; Holmes-Siedle, A. G.; Ward, A. K.; Bull, R. A. (децембар 1991). „Measurement of SEU and total dose in geostationary orbit under normal and solar flare conditions”. IEEE Transactions on Nuclear Science. 38 (6): 1686—1692. Bibcode:1991ITNS...38.1686A. OCLC 4632198117. doi:10.1109/23.124163. 
  • Holmes-Siedle, Andrew; Adams, Len (2002). Handbook of Radiation Effects (2nd изд.). Oxford; New York: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-850733-8. LCCN 2001053096. OCLC 47930537. 
  • Shprits, Yuri Y.; Elkington, Scott R.; Meredith, Nigel P.; Subbotin, Dmitriy A. (новембар 2008). „Review of modeling of losses and sources of relativistic electrons in the outer radiation belt”. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 70 (14).  Part I: Radial transport, pp. 1679–1693, Shprits, Yuri Y.; Elkington, Scot R.; Meredith, Nigel P.; Subbotin, Dmitriy A. (2008). „Review of modeling of losses and sources of relativistic electrons in the outer radiation belt I: Radial transport”. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 70 (14): 1679—1693. Bibcode:2008JASTP..70.1679S. doi:10.1016/j.jastp.2008.06.008. ; Part II: Local acceleration and loss, pp. 1694–1713, Shprits, Yuri Y.; Subbotin, Dmitriy A.; Meredith, Nigel P.; Elkington, Scot R. (2008). „Review of modeling of losses and sources of relativistic electrons in the outer radiation belt II: Local acceleration and loss”. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 70 (14): 1694—1713. Bibcode:2008JASTP..70.1694S. doi:10.1016/j.jastp.2008.06.014. .
  • Rainer Schwenn, Space Weather, Living Reviews in Solar Physics Архивирано на сајту Wayback Machine (29. септембар 2010) 3, (2006), 2, online article.
  • Daglis, Ioannis A. (2005). Effects of Space Weather on Technology Infrastructure. Dordrecht: Springer. ISBN 1-4020-2748-6. 
  • Lilensten, Jean; Bornarel, Jean. Space Weather, Environment and Societies. Springer. ISBN 978-1-4020-4331-4. 
  • Moldwin, Mark (2008). An Introduction to Space Weather. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-86149-6. 
  • Ruffenach, A., 2018, "Enabling Resilient UK Energy Infrastructure: Natural Hazard Characterisation Technical Volumes and Case Studies, Volume 10 - Space Weather"; IMechE, IChemE.
  • Clark, T. D. G. and E. Clarke, 2001. Space weather services for the offshore drilling industry. In Space Weather Workshop: Looking Towards a Future European Space Weather Programme. ESTEC, ESA WPP-194.
  • Carlowicz, M. J., and R. E. Lopez, Storms from the Sun, Joseph Henry Press, Washington DC. . 2002. ISBN 0-309-07642-0.  Недостаје или је празан параметар |title= (помоћ)
  • Reay, S. J., W. Allen, O. Baillie, J. Bowe, E. Clarke, V. Lesur, S. Macmillan, 2005. Space weather effects on drilling accuracy in the North Sea. Annales Geophysicae, Vol. 23, pp. 3081–3088.
  • Odenwald, S. (2006). The 23rd Cycle;Learning to live with a stormy star. Columbia University Press. ISBN 0-231-12078-8. 
  • Bothmer, V.; Daglis, I., Space Weather: Physics and Effects, Springer-Verlag New York. . 2006. ISBN 3-642-06289-X.  Недостаје или је празан параметар |title= (помоћ)
  • Gombosi, Tamas I., Houghton, John T., and Dessler, Alexander J., ур. (2006). Physics of the Space Environment. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-60768-1. 
  • Daglis, I. A. (Editor), Space Storms and Space Weather Hazards, Springer-Verlag New York. . 2001. ISBN 1-4020-0031-6.  Недостаје или је празан параметар |title= (помоћ)
  • Song, P., Singer, H., and Siscoe, G., (Editors), Space Weather (Geophysical Monograph), Union, Washington, D.C. . 2001. ISBN 0-87590-984-1.  Недостаје или је празан параметар |title= (помоћ)
  • Freeman, John W., Storms in Space, Cambridge University Press, Cambridge, UK. . 2001. ISBN 0-521-66038-6.  Недостаје или је празан параметар |title= (помоћ)
  • Strong, Keith; J. Saba; T. Kucera (2012). „Understanding Space Weather: The Sun as a Variable Star”. Bull. Am. Meteorol. Soc. 93 (9): 1327—35. Bibcode:2012BAMS...93.1327S. S2CID 73637606. doi:10.1175/BAMS-D-11-00179.1. hdl:2060/20120002541 Слободан приступ. 
  • Strong, Keith; Schmelz, J. T.; J. L. R. Saba; Kucera, T. A. (2017). „Understanding Space Weather: Part II: The Violent Sun”. Bull. Am. Meteorol. Soc. 98 (11): 2387—96. Bibcode:2017BAMS...98.2387S. doi:10.1175/BAMS-D-16-0191.1. 
  • Strong, Keith; N. Viall; J. Schmelz; J. Saba (2017). „Understanding Space Weather: The Sun's Domain”. Bull. Am. Meteorol. Soc. 98 (12): 2593. Bibcode:2017BAMS...98.2593S. doi:10.1175/BAMS-D-16-0204.1. 

Spoljašnje veze[уреди | уреди извор]

Van Alenov pojas na Vikimedijinoj ostavi.
Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Van_Alenov_pojas&oldid=27672567”